タイプ K 補償ケーブル: 構造、選択、およびアプリケーション ガイド

温度測定値の信頼性は、熱電対と測定器の間の信号経路によって決まります。工業プロセスで最も広く使用されているタイプの熱電対であるタイプ K 熱電対の場合、その経路はほとんどの場合、 タイプ K 補償ケーブル 。間違ったケーブルを選択すると、校正ルーチンでは修正できない EMF エラーが発生します。このガイドでは、これらのケーブルがどのように機能するか、延長ケーブルとの比較、規格の要件、および特定のアプリケーションに適切な選択を行う方法について説明します。

タイプ K 補償ケーブルとは何ですか?

タイプ K 補償ケーブルは、熱電対の EMF 出力の精度を維持しながら、タイプ K 熱電対 (NiCr-Ni) を温度コントローラー、レコーダー、またはデータ収集システムに接続するように設計された信号ケーブルです。これは、熱電特性がタイプ K 熱電対の熱電特性とほぼ一致する導体合金を使用することによって実現されますが、それは定義された周囲温度範囲内 (通常、グレードに応じて最大 100 °C または 200 °C) 内に限られます。

IEC 60584-3 の命名規則では、補償ケーブルは次の文字で指定されます。 C 熱電対のタイプ文字の後に続きます。タイプ K の場合、ケーブルにはマークが付いています KC 。これにより、KX という名称が付けられ、熱電対自体と同じ合金で作られた延長ケーブルとは区別されます。導体の極性は標準のカラーコードに従います。プラスの脚は IEC テーブルに従って特定の色を使用し、マイナスの脚は白で、外側のシースはプラスの脚の色と一致します。ただし、回路が本質安全性を必要とする場合を除き、その場合は青色のシースが必須です。

基礎となる物理学は単純です。どの熱電対回路でも、信号経路内の異種金属接合部は独自の EMF を生成します。補償ケーブルは、残留偏差が指定された許容範囲内に収まるようにタイプ K の EMF 温度曲線を十分に模倣することにより、これらの接合部からの正味誤差を最小限に抑えます。

補償ケーブルと延長ケーブル: 主な違い

エンジニアは、タイプ K 熱電対の「補償」ケーブル オプションと「延長」ケーブル オプションの両方に遭遇し、どちらを指定すればよいかを知りたがることがよくあります。この違いは、多くの人が思っている以上に重要です。

実際的なルール: ケーブル配線が定格周囲温度内にあり、プロセス許容差が許容する場合には、補償ケーブル (KC) を使用します。に切り替えます PVC 絶縁およびシースを備えたタイプ KX 熱電対延長ケーブル ケーブル配線に沿った周囲の温度が高い場合、または測定の不確かさの要件が補償ケーブルで満たせるよりも厳しい場合。

構造と仕様

タイプ K 補償ケーブルに何が含まれているかを理解することは、さまざまなサプライヤーのオプションを比較するときに役立ち、ケーブルと環境の間でコストのかかる不一致を防ぐことができます。

導体

コア導体は、補償範囲内で NiCr-NiAl EMF 曲線を厳密に再現するように選択された合金から引き出されています。一般的に入手可能な導体断面積の範囲は 0.22 mm² ～ 1.5 mm² で、産業用監視アプリケーションでは 0.5 mm² と 1.0 mm² が最もよく選択されます。断面積が大きいため、長時間の走行での抵抗が軽減され、ノイズの多い環境での信号の完全性が向上します。

断熱オプション

約 80 ～ 105 °C までの周囲環境では、PVC 絶縁が標準的な選択肢です。熱源の近くを通るケーブル経路や、暖かい筐体内を通るケーブル経路の場合、耐熱 PVC (定格 105 °C) により追加のマージンが得られます。耐火性や化学薬品への曝露が懸念される場合、PTFE やグラスファイバー編組絶縁材などのオプションがあり、どちらもケーブル ジャケットの使用可能な温度範囲を拡張します。

シールド

熱電対信号は低レベルのミリボルト出力であるため、可変周波数ドライブ、変圧器、および近くにあるその他の産業機器からの電磁干渉の影響を受けやすくなります。シールドなしの補償ケーブルは、低ノイズ環境でのみ適切です。ほとんどの産業環境では、シールド構造を強く推奨します。フォイル、編組、スパイラル シールドの形状とそれぞれのノイズ除去性能の詳細な比較については、この概要を参照してください。 フォイルと編組のバリエーションを含むシールドケーブル構造オプション .

共通仕様概要

閲覧する あらゆる種類の熱電対補償ケーブル 利用可能な構成を確認し、特定の断面またはカスタム長さの見積もりをリクエストします。

IEC 60584-3 への準拠とカラーコーディング

IEC 60584-3 は、延長および補償ケーブルの公差と識別に関する国際規格です。その第 3 版 (2021 年) では、IEC 60584-1 の基準 EMF 温度曲線に対して補償ケーブルが導入する可能性のある許容 EMF 偏差と、現場でケーブルを明確に識別できるようにする必須の色分けシステムが定義されています。

タイプ K 補償ケーブルの場合、規格では 2 つの公差クラスが指定されています。より厳密なクラスは、高精度の測定ループを目的としています。標準クラスは、産業用監視アプリケーションの大部分をカバーします。どちらのクラスも、ケーブルが測定チェーン全体に加える最大許容温度誤差を定義します。この数値は、温度制御が安全性または品質に重要なプロセスの場合、不確かさの予算に織り込む必要があります。

IEC 60584-3 に基づく色の識別は一貫した規則に従っています。負の導体は常に白で、正の導体と外側のシースには熱電対のタイプに割り当てられた色が使用されます。すべての熱電対タイプにわたる IEC 60584-3 カラー コードと許容値の完全な参照表については、この詳細を参照してください。 IEC 60584-3 に基づく熱電対ケーブルのカラー コードと許容差に関するガイド .

注文書で IEC 60584-3 準拠と特定の許容クラスを指定すると、視覚的基準は満たしているが電気的基準を満たしていないケーブルを受け取ることがなくなります。

代表的な用途

タイプ K 補償ケーブルは、タイプ K 熱電対が使用され、信号が計器に到達するまでに 1 ～ 2 メートル以上伝わる必要がある場合に使用されます。実際には、これは幅広い業界をカバーしています。

工業用熱処理

圧力容器や配管の溶接後熱処理 (PWHT) には、ワークピース全体に分散された複数のモニタリング熱電対が必要です。多くの場合、1 つの作業で 10 ～ 30 以上です。すべての監視ポイントに個別の KX 延長ケーブルを配線すると、コストが膨大になります。 KC 補償ケーブルは、コントロール トレーラー内の温度レコーダーまたはチャート レコーダーに戻される、二次監視ループの標準ソリューションです。

炉と窯

セラミックス、冶金、ガラスの製造に使用されるバッチ炉と連続炉は、温度均一性をマッピングするために複数の K 型熱電対に依存しています。熱電対自体はプロセス温度で動作します。補償ケーブルは、クーラー パネルまたはジャンクション ボックスを介してゾーン コントローラーまたは SCADA システムに接続します。 産業用制御システム用通信ケーブル 多くの場合、同じインストール内で並行して実行され、setpoint コマンドとデータ ログ トラフィックが処理されます。

プロセス産業と発電

ボイラー、熱交換器、蒸気タービンはすべて、継続的な温度監視を必要とします。これらの設備の補償ケーブルは、測定点から制御室まで数十メートルにわたることが多く、電源ケーブルと共有されるケーブル トレイを通過します。このシナリオでは、シールド構造と慎重なケーブル配線が必要になります。

実験室および試験装置

環境試験室、材料試験に使用されるオーブン、および熱量測定セットアップでは、熱電対をデータ収集システムに接続するために補償ケーブルを使用します。ここでは、機械的な堅牢性よりも再現性と低ノイズ信号伝送に重点が置かれています。

適切なタイプ K 補償ケーブルを選択する方法

正しい仕様を絞り込むには、4 つの質問に順番に答える必要があります。

1. ケーブルルートに沿った最大周囲温度は何度ですか?

ケーブルの温度が 80 ～ 100 °C を超えない場合は、標準の PVC 絶縁 KC ケーブルが最もコスト効率の高い選択肢となります。ケーブルルートの一部が 100 ～ 200 °C に達する領域 (炉の壁の近く、加熱された筐体内、または高温の配管に隣接した場所) を通過する場合は、耐熱絶縁体を備えたグレード A のケーブルを選択します。ルートが 200 °C を超えるゾーンを通過する場合は、代わりに KX 延長ケーブルまたは熱電対グレードの鉱物絶縁ケーブルが必要です。特に攻撃的な環境では、 要求の厳しい産業環境向けのゴム被覆フレキシブルケーブル 適切な外側保護層であってもよい。

2. 測定ループにはどのような精度クラスが必要ですか?

ほとんどの産業監視アプリケーション (プロセス制御、熱処理検証、炉調査) は、補償ケーブルの標準 IEC 60584-3 許容クラスを許容できます。ループが安全計装システムまたは不確実性バジェットが厳しい品質が重要な測定に供給する場合は、より厳しい許容誤差クラスを指定するか、KX 延長ケーブルに切り替えてください。

3. どの程度の電磁干渉が存在しますか?

VFD、コンタクタ、溶接装置、または高電流電源ケーブルが近くにある設置場所では、シールド付き KC ケーブルを使用する必要があります。銅編組シールドは最高のカバレッジ (通常は 85 ～ 95% の光学カバレッジ) を提供します。フォイルシールドは軽量で配線が簡単ですが、機械的耐久性が劣ります。シールドは一端のみで接地する必要があります。両端を接地すると、シールドが除去するはずの種類のノイズが正確に発生するグランド ループが作成されます。

4. 必要なケーブル長と導体断面積はどれくらいですか?

ケーブルが長くなると信号経路の DC 抵抗が増加し、一部の機器入力タイプでは小さなオフセット誤差が発生する可能性があります。 50 m を超える配線の場合は、0.5 mm² ではなく 1.0 mm² または 1.5 mm² の導体を使用すると、ループ抵抗が機器の入力仕様内に十分に収まります。マルチペア ケーブルは、熱電対ごとに個別のケーブルを配線することが現実的ではないマルチポイント監視設置に使用できます。

専門のケーブルメーカーから調達する理由

タイプ K 補償ケーブルは、汎用制御ケーブルと同様に汎用品ではありません。導体の合金組成、絶縁体の押出公差の厳しさ、およびシールドの品質はすべて測定精度に直接影響します。これらのパラメーターはいずれも、テスト データがなければ完成したケーブルのリールには表示されません。

熱電対および計装ケーブルを専門とするメーカーは、バッチレベルの校正データを提供し、IEC 60584-3 公差クラスへの準拠を確認し、標準流通で課せられる最小注文数量を課すことなく、カスタム構成 (標準外の断面、設置識別用の特定のシース色、複数ペア構造、または長さに合わせてカットした供給) を提供できます。

短いリードタイムと柔軟な注文数量 特に熱処理やメンテナンスの用途では、ケーブル要件が作業開始の数日前に判明することがよくあります。ケーブル メーカーと直接連携することで、流通層とそれに伴う在庫の制約がなくなりました。

特定の要件（導体の断面積、絶縁タイプ、シールド、長さ、数量）について話し合うには、当社までお問い合わせいただくか、当社のウェブサイトで全製品範囲をご覧ください。 あらゆる種類の熱電対補償ケーブル ページ.